公路隧道火災預防安全分析

摘要：隧道火災對隧道的破壞是巨大的，通過對隧道火災事故原因的分析，本文提出的公路隧道火災預防措施，對我國隧道火災預防方法和防火設計有一定的積極意義。　　關鍵詞：公路隧道；

火災；

事故樹分析法　　在隧道發生火災時保證生命安全的有效安全體系取決于一些子系統的相互協調作用。它們包括火災探測、報警、事故定位、通風控制、人員疏散、煙流的通風控制和滅火系統。給定的各種子系統是相互依賴的，因此，缺少任何一個子系統都會影響取得總系統的安全等級。目前，通過在隧道火災方面取得的經驗，以及來自于各種研究和開發，包括理論分析研究和通過現場測試對隧道防災設計和應用提供了重要參數，并在火災中發揮了各系統的作用，發展更完善的公路隧道火災防災救援安全體系結構已成為可能。而火災預防安全體系又是最重要的，本文依托秦嶺終南山特長公路隧道防災救援技術課題的研究[1]，對火災預防安全體系進行了論述，其它子系統安全性將在其它文章進行論述。　　1.公路隧道火災事故成因　　1.1

公路隧道交通環境　　公路隧道交通環境是由“人—車—隧道”組成的系統。　　1.“隧道”的因素——隧道環境特征　　(1)

阻斷特征。正在駕駛車輛高速行駛的駕駛員，遠方1km甚至再遠點的地方突然出現一座橫在前方的大山，必然會影響駕駛員對路線走勢的判斷，產生一種“阻斷感”。　　(2)

“瓶頸”感。隧道不可能象路段上那樣將路基做得較寬，另外，由于隧道中視線受阻以及“墻效應”影響，都會使人感覺隧道有一種狹窄感，就像瓶頸一樣。　　(3)

管道特征。隧道本身就像一條長長的管道，不管發生任何情況，前方出入口均只有一個，這樣對駕駛員會產生慢進洞、快出洞的心理，車速不知不覺就會加速，隧道越長，這種情況越明顯。　　(4)  消防安全評估設備

車流特征。由于隧道內禁止超車，車流就如同不可壓縮的流體一樣，只能跟在別的車輛后面“隨波逐流”，這種環境容易造成駕駛員的煩躁心理。　　2.“人”的因素——隧道中駕駛員的反應　　(1)

阻斷感對于駕駛員來說心理上容易產生緊張、恐懼感。進入隧道洞口時會產生“黑洞效應”，正常人的眼睛適應需要l0~15s，這就有可能導致汽車車流中的車輛相撞。這是洞口是事故多發地段的主要原因。　　(2)

在隧道這個半封閉的管道中，僅靠燈光照明，遠沒有洞外日光明亮、舒適，而周圍所看到的只是有限的空間和視線范圍，環境狀況遠不如外面開闊、悅目，尤其車輛被夾在兩邊的邊墻中，活動范圍有限，難免產生一種壓抑、不悅感。　　(3)

洞內車輛的發動機運轉聲，輪胎與路面的摩擦聲，車輛與隧道中空氣的摩擦聲，洞內風聲和各種噪聲等相互交織在一起，并通過墻體的反射，形成一種混響噪聲，再加上車輛在洞內的震動引起的共振，容易引起駕駛員的煩躁、不安。　　(4)

洞內車輛排放的有害氣體，如CO在通風不良的情況下在某些地段的積蓄會使人感到不適，當超過一定濃度時會使人中毒窒息。而排放出的煙霧則造成隧道霧狀環境，使透視率降低，使駕駛員的視線受阻，對行車安全亦不利。　　(5)       http://www.dentao.cn/

由于駕駛員可能對洞內有關信號、報警、消防等設施缺乏相應的認識，在發生緊急情況時對出現的某些燈光提示信號，報警聲響缺乏理解，以致延誤時間、失去救援良機。　　(6)

隧道環境中大量安裝的監控設備，各種配電洞、消防、滅火器洞、風機等如果無規律排列，會在駕駛員的心目中造成雜亂無章的感覺。同樣，照明器的排列不當亦會對駕駛員形成眩目感，這種對大腦皮質紊亂的刺激，不利于規則、連續、完整的思維過程的形成。　　(7)

由于懼怕一旦洞內發生非常情況時無法脫身，加上前述幾點因素，駕駛員駕車進入洞內后想急于離開隧道環境，而導致違章超速，甚至超車進而誘發事故。　　3.“車”的因素——高速隧道內的車輛狀況因素　　高速公路上車輛需要有較好的車況和技術性能。由于部分車輛設計標準低，技術性能差，各部件不適應高速度運行的需要，以至機械部件失靈，造成交通事故；另一種情況是爆胎。部分汽車輪胎不能適應長時間高速運行。在高速、長時間行駛后，輪胎內部產生熱量積聚，引發高壓爆胎。車輛的被動安全性能差，導致交通事故帶來的損失更加嚴重。

2 隧道火災事故樹分析　　為清楚地分析隧道的火災成因，本節將安全系統工程中的事故樹分析法FTA（Fault Tree

Analysis）引入隧道火災預防體系進行隧道火災成因分析。FTA是以系統不希望發生的重大或較大事件（頂端事件）作為分析目標，通過層層分析其發生的各種可能的原因。一般是將特定的事故和各層原因（危險因素）之間用邏輯門符號連接起來，得到形象、簡潔的表達其邏輯關系的邏輯圖形，稱其為事故樹。　　與門(AND

gate)表示僅當所有輸入事件發生時才發生。與門的符號見圖1；或門(OR

gate)表示至少一個輸入事件發生時就發生。或門的符號見圖2；當一張紙上畫不完一張事故樹時，可使用轉入（圖3）、轉入（圖4）符號；不需再往下分析的事件（底事件）符號見圖5；菱形

此事故樹僅由或門及與門組成，所有的基本事件可以包含重復事件，但這些事件都是互相統計獨立的。用布爾代數可以表示事件之間的邏輯關系；再求出事故樹的最小割集，即隧道火災預防系統的事故模式。事故樹定性分析的任務就是求出事故樹的全部最小割集。由于全部最小割集反映了系統的全部事故模式，所以全部最小割集的集合又稱之為系統的事故譜。通過對事故譜的分析，可以找出系統的薄弱環節，從而提高隧道火災預防系統的安全性與可靠性。求隧道火災事故樹的全部最小割集的程序如下：　　T=A1X1B1

=(X2+A2)X1(B2+B3+B4+X7) 　　=(X2+X3+X4+X5+X6)X1(X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15)　　經過布爾代數運算，引起隧道火災事故發生的組合計算結果見表1。

圖6中各字母表示含意：T表示隧道火災；A1表示隧道中的可燃燒物；A2隧道外界帶入的可燃燒物；A3車輛運輸的可燃燒物品；B1隧道中火源；B2隧道中的電氣設備起火；B3人為縱火B4車輛發生交通事故起火；X1空氣；X2隧道內裝為可燃燒物；X3機動車輛的燃料；X4行人帶入的可燃燒物品；X5一般可燃燒物品；X6易燃易爆物品；X7車輛發動機起火；X8雷擊起火；X9電氣設備短路起火；X10電線電負荷過大起火；X11故意縱火；X12非故意縱火；X13車輛對撞起火；X14車輛追尾起火；X15車輛撞中隧道內結構物起火。　　從表1中可以清楚地看到：在本文所列舉的所有基本事件中，隧道火災發生有45種可能性。在假定各基本事件的發生概率相等的情況下，分析各基本事件對頂端事件發生所產生的影響程度，稱之為基本事件結構重要度分析，基本事件結構重要度用

表示。對事故樹較小的情況下對其分析常用的有直接排序法。　　直接排序法是按基本事件在割集中的地位，根據一定的判斷原則進行排序的方法。判斷基本事件對于頂端事件（隧道火災）的影響的結構重要度的程度有下列五條原則：　　1.

各最小割集的基本事件數不相等時，在事件數少的割集內的基本事件比事件數多的割集內的基本事件結構重要度大；　　2.

在同一個或幾個具有相同事件數的最小割集內出現的幾個基本事件，彼此間的結構重要度相同；　　3.

最小割集內基本事件個數相等時，在各個最小割集內，重復出現次數多的基本事件較出現次數少的基本事件結構重要度大；　　4.

兩個事件以同樣的次數重復出現在幾個最小割集內，出現在少事件最小割集內的基本事件結構重要度比出現在多事件最小割集內的基本事件結構重要度大[2]。　　在以上分析隧道火災的最小割集

中基本事件 均為3個，含 (i=2，3，4，5，6)事件的組合占總數的9/45；含

(i=7，8，9，10，11，12，13，14，15)事件的組合占總數的5/45。　　基于以上分析可知，由表1可知，基本事件

的結構重要度排序為：　　I(1)>I(2)=I(3)=I(4)=I(5)=I(6)>I(7)=I(8)=I(9)=I(10)=I(11)=I(12)=I(13)=I(14)=I(15)　　從基本事件的結構重要度分析知在隧道內減少可燃燒物品數量或采用阻燃或不燃物品做內裝是減少隧道火災發生概率的有效措施。在防止起明火的影響因素涉及到交通管理、隧道結構設計及管理人員等諸多方面。以下從交通管理、隧道結構設計等方面研究隧道火災的預防措施。　　3.

公路隧道火災預防措施　　3.1

行車管理　　公路行車管理子系統也必須通過措施達到安全狀態。可以通過以下措施：　　1.客貨車道分離。客貨車分道后，客車的運行更為通暢。　　2.依國外經驗，應規定隧道內不得隨意停車和超車，小車的最小間距應是50m，大客車最小間距為100m，貨車間距應保證在150m以上，大客車和重型載重車應安排距離警告設備，同時限制車距，有利于被圍人員的撤退和消防人員迅速到達火場及時展開有效的滅火戰斗。　　3.車輛進入隧道前需要減速，隧道內限制車速，避免一旦事故發生時，車輛擁堵不堪、造成更大的死傷亡與損失。　　4.強制采用車隊警告電子設備，并有相應車速限制與監視。　　5.自動進行交通管制，當隧道發生事故時應迅速阻止洞外車輛進洞，以利于快速組織救援，減小損失。　　6.在隧道進口外1km處設置觀察檢查處，通過人工和儀器觀察進洞車輛，防止病車和具有危險性的車輛進入隧道內。　　7.若車輛發生故障應盡量讓其停靠在緊急停車帶，不阻塞后續車輛。　　3.2

人員的管理和培訓　　1.隧道管理人員　　作為隧道的管理者在應對隧道火災時要做到處變不驚，指揮若定，有效地控制火災，安全疏散人員，將火災損失降到最低限度，必須具備以下技能和素質。　　隧道易燃易爆物品車輛通過隧道的預防火災工作和安全管理工作，要在隧道管理部門的領導下開展，隧道管理部門應組織安檢人員學習有關規章制度，提高業務素質。總結經驗，開展評比，實行獎懲，全面提高管理水平。應加強防災、減災演習。從中國貓貍嶺隧道火災事故看出，隧道管理人員的應變能力和救災綜合能力應在演練中提高。針對洞內火災或其它災害，3個月進行一次小演習，6個月一次中演習，12個月一次大演習，使人員和設備常處于一種戒備狀態。從以往一些隧道的情況看，時間長了，人懶了，業務生疏了，設備銹住了，一旦發生事故，應對能力就會低下，釀成大規模災害就在所難免。　　隧道管理者應通過檢修保持洞內有關設施標志醒目，尤其是消防箱的標志更應醒目。　　1.

隧道管理部門應設置安全監察辦公室，定期對隧道的安全工作進行檢查和評估，并根據隧道的運行情況提出新的措施、方法。在獲得基礎火災安全信息資料時可以通過的以下設計的火災安全檢查表（Fire

Safety Check

List）進行獲取，它是一種最基礎的系統安全定性分析法。　　進行安全檢查前，需要把系統分為若干層次，每一層次又分為若干單元。根據有關的安全規范、規定、標準和經驗等，把要檢查的項目、要點按一定順序列成表格，作為檢查的依據。根據檢查隧道火災的對象和目的的不同，火災檢查表可分為裝運易燃易爆物品車輛防火安全檢查表、隧道消防報警設施安全檢查表、日常安全檢查表、火災隱患整改安全檢查表等，樣表如表2

2.隧道的使用者　　作為隧道的使用者應有以下責任和義務：　　(1)

了解隧道交通潛在的危險性；提高其安全防范意識。使其交通行為自覺地規范化，司乘人員應了解隧道內有關設施和在緊急情況下的正確使用方法。　　(2)

隧道一旦發生火災，使用者有義務傳遞信息或協助傳遞信息，有義務承擔滅火或協助滅火；消防部門、交通警察有義務與公路部門一道及時有效地搞好減災和救助工作。　　(3)

必須嚴格遵守隧道防火安全和交通安全管理法規。　　3.3

裝載易燃易爆物品車輛通行對策　　引起隧道火災的原因是多種多樣的，但分析世界各國發生的交通隧道火災，可以發現由于車上裝載易燃物品爆炸起火而引發火災的頻率是相當高的，而且，由于易燃、易爆物品燃燒猛烈、撲救困難，因此造成了巨大的人員和財產損失。因此，裝載易燃易爆物品車輛通行隧道時可采用如下對策：易燃易爆品車輛通行隧道其危險性是巨大的，按其性能參數，對載有易燃易爆物品車輛的通行管理方式有三種：一是允許通過；　　二是限制通過；三是禁止通過，讓其繞道通過。　　3.4

預防隧道火災對隧道設計的要求　　隧道設計者在隧道設計過程中進行火災防治基本對策的總體設計應體現的原則包括：主體鋼筋混凝土結構的保護層應具有足夠的耐火能力；隧道軸線選擇和出入口規劃布局應考慮行車安全和火災時煙霧的蔓延；出入口設計在技術上應可識別并阻止載有危險品的車輛進入隧道；隧道內的裝修材料應采用不燃材料；隧道內每隔一定距離設置一電視攝像頭，出入口外設置電視監控裝置。隧道內設自動噴水滅火起動裝置，照明燈全亮時風機立即反轉全速排煙，排風管考慮耐高溫要求，洞口警鈴長鳴，火災信號燈閃爍；隧道內應備有足夠的水源(消防給水)；隧道內應設有防火隔離設施；通風設計應考慮隧道火災時的排煙，并設人員疏散通道(與隧道內公用溝管線廊兼用)；必須設有可靠的電源(設置自各發電機組，在30S內自動投入運轉，考慮消防電源，配備耐火線或阻燃電纜)；設有可靠的控制和顯示設備；隧道內設置緊急誘導和避難設施；選擇可逆型風機（用于排煙）。